مقاوم سازی ساختمان چیست ؟
مقاوم سازی ساختمان یک امر بسیار مهم خصوصا برای ساختمان های قدیمی است و با توجه به اینکه کشور ما نیز زلزله خیز می باشد ، مقاوم سازی ساختمان ها امری مهم بوده و نباید از آن به سادگی عبور کرد . لازم به ذکر است که مقاوم سازی ساختمان صرفا برای ساختمان هایی که دچار آسیب دیدگی هستند نمی باشد بلکه مقاوم‌سازی ساختمان های قدیمی یا ساختمان‌هایی که مطابق با طراحــی اصولی سازه یا اجرای صحیح نباشند نیز موردتوجه بوده و مالکــان آن‌هــا می توانند با هوشیاری به دنبال تقویت ساختمان خود رفته و از خسارت های احتمالی جلوگیری نماید.
مقاوم سازی ساختمان به معنی افزایش مقاومت سازه موجود در برابر نیرو های وارد بر سازه است . در این اقدام ما به دنبال بهبود عملکرد تمام اجزای سازه هستیم تا در کل سیستم بهینه تری داشته باشیم ؛ لذا مقاوم سازی در برابر زلزله تنها هدف نبوده و بهتر است برای بیان کامل منظور از واژه بهسازی که طیف گسترده تری از اهداف و روش ها را در بر می گیرد ، استفاده کرد .
انتخاب بهینه ترین استراتژی مقاوم سازی به درک صحیح از رفتار ساختمان در برابر زلزله وابسته است. در واقع یک راهکار مقاوم سازی با برنامه ریزی مناسب می تواند عملکرد یک ساختمان را پایدارتر نماید. امروزه مقاوم‌سازی با الیاف FRP از روش‌های پرکاربرد می‌باشد و در خصوص زلزله امروزه 2 اصطلاح مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای موردتوجه هستند .
هزینه مقاوم سازی به عوامل مختلفی بستگی دارد و برای هر پروژه به طور دقیق با بررسی های لازم صورت می گیرد .
جهت اقدام به بهسازی ساختمان ها چند مرحله و نکته کلی وجود دارد که عبارت اند از :
1) سازه ساختمان باید از نظر اجرا و طراحی بررسی و نقشه های چون ساخت آن تهیه شود .
2) شبیه سازی نقشه های چون ساخت در نرم افزار طراحی سازه و تقویت آن مطالق با آئین نامه های روز
3) برآورد هزینه مقاوم سازی باتوجه به ملزومات مورد نیاز
4) تهیه برنامه زمان بندی عملیات مقاوم سازی
5) نظارت بر اجرای پروژه
علل نیاز به مقاوم سازی بناها
تنها دلیل مقاوم سازی بر خلاف آنچه که در افکار عمومی جریان دارد ، ایمنی در برابر زلزله نبوده و عوامل زیر هر کدام به نوعی و با روشی به این اقدامات نیاز دارند .
1. در مواردی مانند تغییر استانداردها در آئین نامه های اجرایی و تغییر کاربری مدنظر از سازه در طول زمان ، به دلیل شرایط جدید بهره برداری و تغییر از لحاظ باربری در ساختمان نیاز به مقاوم سازی می باشد ؛ حتی اگر مشکل خاصی در ساختمان دیده نشود .
2. هنگامی که ساختمانی سال ها مورد استفاده بوده و اصطلاحا عمر مفیدش رو به اتمام باشد ، اگر بهره برداری از آن ادامه داشته باشد بایستی مورد مقاوم‌سازی قرار گیرد .
3. هنگامی که ساختمانی به عنوان مثال با کاربری مسکونی طراحی و ساخته می شود و سپس تصمیم بر تغییر کاربری گرفته می شود ، مقاوم سازی طبق کاربری جدید انجام خواهد شد .
4. در شرایطی که بنا بر دلایل اقتصادی یا موارد دیگر طبقاتی به سازه اضافه می شود و به این ترتیب افزایش قابل توجه بارهای وارده را داریم ، سازه نیاز به مقاوم سازی دارد .
5. برای ادامه فعالیت در بعضی ساختمان های کشور که امکان توقف فعالیت در آن ها نبوده و تحت هر شرایطی بایستی حفظ گردند زیرا در صورت آسیب دیدن صدمات جانی زیادی در پی دارند و درهنگام وقوع حوادث نیز پشتیبانی و خدمات ارزنده ای ارائه می دهند مانند بیمارستان و تمامی مراکز درمانی ، پالایشگاه ها ، مراکز امنیتی و ... . مقاوم سازی این ساختمان ها مسئله ای ضروری و حیاتی برای حفظ جان افراد است .
6. ساختمان های عمومی که در صورت خرابی خسارات جانی و مالی بسیاری را به بار می آورند مانند دانشگاه ها ، مراکز عمومی ، برج ها و ... که میزان تردد و فرسودگی در آن ها بالا بوده و به اقدامات مقاوم سازی نیاز دارند .
7. هنگامی که در مرحله طراحی و ساخت محاسبات دارای خطا و اشتباه باشد ، اقدامات بهسازی برای رسیدن مقاومت سازه به حد مطلوبی از مقاومت استاندارد بایستی انجام شود .
8. چنانچه ساختمان قابل استفاده بوده و با مقاوم سازی به خوبی ادامه فعالیت دهد ، این راه کم هزینه تر و بهینه تر از ساخت از ابتدا می باشد .
روش های مقاوم سازی ساختمان
انتخاب روش مناسب و صحیح مقاوم سازی گام مهمی در موفقیت آمیز بودن این عملیات محسوب می شود . بر اساس نوع اسکلت ساختمان ، کاربری ساختمان ، شرایط اقتصادی و زمان موجود برای تعمیر و مقاوم سازی روش بهسازی انتخاب می شود . نکته حائز اهمیت دیگر این است که چون دسترسی به بخش هایی از سازه با دشواری و مشکل همراه است ، قابلیت اجرایی روش منتخب درکنار سایر عوامل بسیار مهم است و باید به آن توجه شود . امروزه دو راهبرد کلی برای مقاومت ساختمان ها در برابر زلزله وجود دارد ؛ یکی بهسازی سازه و دیگری به کارگیری سیستم هایی که نیروی وارده را در همان هنگام ورود شدن به ساختمان کاهش و کنترل و مستهلک گرداند .
به طور کلی 8 روش قابل استفاده در دسترس است که ملاک و معیار های بالا در انتخاب آن ها دخیل می باشند و در محل مناسب خود به کار می روند . این روش ها عبارت اند از :
2. مقاوم سازی با ژاکت فلزی یا بتنی
4. مقاوم سازی با جرم های متمرکز پاندولی (میراگر جرمی)
5. مقاوم سازی با دیوار برشی یا افزودن بادبند
6. مقاوم سازی با بندهای کمانش‌تاب
7. مقاوم سازی با جداگر های لرزه ای
8. مقاوم سازی با کاشت آرماتور
علاوه بر این روش ها تعدادی روش فرعی نیز وجود دارند که به کار می روند :
1. مقاوم سازی با بتن شاتکریت
2. مقاوم سازی با پیش تنیدگی یا پس کشیدگی اجزاء
3. مقاوم سازی با ترمیم و دوخت ترک
4. مقاوم سازی اتصالات
الیاف FRP (Fiber Reinforced Polymer ) جهت تقویت سازه های بتنی در قسمت های مختلف به کار می رود . از این الیاف در راستای افزایش مقاومت فشاری بتن ، تقویت برشی تیر ، تقویت خمشی تیر و دال بتنی در دال ها و تیها ، ستون ها ، اتصالات ، تونل ها و پل ها و در انواع سازه های آبی ، تأسیسات ، مخازن مایعات ، ساختمان با کاربری های مختلف و ... استفاده می شود .
این روش نسبت به روش های دیگر مزایی دارد که استفاده از آن را به خوبی توجیه می نماید . در کنار وظیفه اصلی خود یعنی مقاوم سازی ، مقاومت کششی زیاد ، سادگی اجرا ، سرعت مناسب ، دوام بالا در برابرعوامل مخرب محیطی و تجهیزات ارزان این راهکار مورد توجه هستند . همچنین اغلب هزینه مقاوم سازی با الیاف FRP پایین تر از سایر روش ها و مقرون به صرفه می باشد .
محلهای مختلف کاربرد الیاف FRP
مقاوم سازی با ژاکت فلزی یا بتنی
یکی از رایج ترین روش های مقاوم سازی ساختمان های بتنی و فولادی و افزایش ظرفیت خمشی و برشی اجزای سازه ای ، ژاکت های بتنی و فلزی هستند . تفاوت این دو در وزن ، هزینه اجرا و راحتی نصب می باشد . ژاکت های فلزی سبک تر هستند و به سازه موجود راحت تر اتصال می یابند اما به دلیل نیاز به کاشت میلگرد و مقاومت بخشیدن به آن زمان بیشتری راباید صرف این روش کرد . ژاکت های فلزی چندان ابعاد سازه را افزایش نداده وکم جا تر هستند و همچنین امکان نصب در هر قسمتی از مقاطع و اتصالات و در هر طبقه را دارند اما به امکان زنگ زدگی و خوردگی آن ها باید توجه کرد . با استفاده از ژاکت های بتنی برای المان ضعیف مثل تیر ها ، ستون ها ، دیوار برشی و فونداسیون قابل مقاوم سازی بوده که این مورد مزیت ژاکت بتنی نسبت به ژاکت فلزی می باشد .
مقاوم سازی با میراگر (Damper)
میراگر ها به عنوان جاذب هارمونیک یا لرزه ای در سازه جانمایی شده و دامنه ارتعاشات ناشی از نیروهای وارد برسازه را کاهش داده و اصطلاحا نیروی وارده را اتلاف می کند تا حجم خسارات به حداقل برسد . این روش به صورت کنترل غیرفعال سازه بوده و در قسمت های مختلف ساختمان سازه از میراگرها می توان استفاده کرد مانند اتصالات ، در مهاربند ها و حتی اجزای غیر سازه ای که تعبیه در مهاربندها رایج تر است .
مقاوم سازی با جرم های متمرکز پاندولی (میراگر جرمی)
این روش نیز نوعی دیگر از کنترل غیر فعال سازه بوده و ساختار آن ها سه پارامتر اصلی جرم ، استهلاک و سختی را شامل می شود . این میراگرهای غیرفعال را در کف یک یا چند طبقه و یا در بام قرار می دهند تا همان ابتدایی ترین لزش های وارد بر سازه را جذب و پاسخ های سازه ای و ارتعاشات را کاهش دهد .
مقاوم سازی با دیوار برشی یا بادبند فلزی
استفاده از دو عنصر دیوار برشی و یا بادبند فلزی از دیگر راهکار های مقاوم سازی در راستای افزایش مقاومت خمشی و برشی سازه به شمار می رود . این روش برای مقابله با بارهای جانبی مثل زلزله و باد نقش مهمی دارد. به کار بردن دیوار برشی به دلیل سختی بیشتر ، دهانه کمتر برای ساختن آن و ایجاد محدودیت کمتر در طرح معماری نسبت به بادبند بیشتر مورد توجه و استفاده است . این دیوار از چوب ، بتن ، مصالح بنایی و فولاد ساخته می شود اما نوع بتنی آن بسیار مرسوم تر است و نوع فولادی آن به علت ابعاد و وزن کمتر بسیار مناسب است . از دهه 1970 دیوار برشی فولادی به عنوان سیستم اصلی باربر جانبی در ساختمان ها به کار رفته اند .
استفاده از بادبند نیز افزایش مقاومت برشی و سختی را در پی دارد و بهتر است از سیستم های مهاربندی همگرا استفاده شود زیرا سیستم های واگرا هزینه بیشر و مشکلاتی در اجرا و جزئیات اجرایی را پیش می آورد و مقرون به صرفه نیست .
دیوار برشی بتنی
مهاربند فلزی
انواع مهاربند های واگرا و همگرا
مقاوم سازی با مهاربندهای کمانش تاب
این سیستم به عنوان یک سیستم شکل پذیر لرزه ای در بسیاری از مناطق و کشورهای زلزله خیر کاربرد فراوان دارد . مهاربند های کمانش تاب یا کمانش ناپذیر از یک هسته فلزی و یک غلاف و پوشش دهنده تشکیل شده اند . عملکرد مهاربند کمانش تاب ، جلوگیری از وقوع کمانش هسته فولادی و امکان وقوع حد تسلیم در آن است به صورتی که در فشار و کشش به حد تسلیم برسد . در واقع امکان قوی شدن مهاربند با تدبیر قرار گیری هسته فولادی در یک غلاف بتنی ایجاد شده است .
مقاوم سازی با جداگر های لرزه ای
جداساز های لرزه ای به عنوان روشی کارآمد در کنترل نیروی وارده ناشی از زلزله به ساختمان می باشد . این جداگر ها با جداسازی سازه از زمین در ساختمان ها و پل ها ، بر کاهش پاسخ لرزه ای ، نیرو و شتاب وارده بر بنا با ایجاد انعطاف در پایه ساختمان ، اثر می گذارند . مکان مناسب قرار گیری آن در تراز پایه ( فونداسیون ) بوده تا بتواند بهتر عمل کند . استفاده از جداگرهای لرزه ای کاهش هزینه اجرای سازه را به دلیل استفاده از مقاطع سازه ای با ظرفیت و ابعاد کمتر و بهینه ، مؤجب می شوند .
مقاوم سازی با کاشت میلگرد
کاشت آرماتور یکی از روش های بهینه و مقرون به صرفه و کارامد در بهبود عملکرد سازه یا همان بهسازی ساختمان است . برای تقویت فونداسیون ، تیر و ستون و رفع خطاهای موجود در مرحله طراحی و ساخت از این روش استفاده می شود . میلگرد ها با چسب های مخصوص که به صورت دو جزئی و سه جزئی وجود دارد، به سازه موجود متصل می شوند. دانش بالا ، نیروی متخصص و متریال با کیفیت از پیش نیاز های این روش بوده و هزینه آن متغیر و به عواملی مانند نوع کاشت ، عمق کاشت ، چسب مورد استفاده و شرایط کاشت بستگی دارد .
نکته مثبت این روش اتصال بتن جدید به قدیمی و اتصال اجزای فولادی به بتن می باشد .
مقاوم سازی با بتن شاتکریت
در ساختمان های بنایی ، شاتکریت کردن دیوارها رایج ترین روش مقاوم سازی است که انسجام مناسبی به ساختمان بخشیده و مقاومت و شکل پذیری مطلوب را ایجاد می کند . شاتکریت یک ترکیب زود سخت شونده است که مصالح تشکیل دهنده آن دارای خاصیت محافظتی و ویژگی هایی مانند انعطاف پذیری ، مقاومت در برابر یخ زدگی و خوردگی و ضد آب بودن می باشد . هزینه اجرای آن نیز نسبتا پایین بوده و تمام ویژگی ها ی ذکر شده ، این روش از مقاوم سازی را محبوب و پرکاربرد کرده است .
مقاوم سازی با پیش تنیدگی یا پس کشیدگی اجزا
پیش تنیدگی یا پس کشیدگی به معنای القای تنش به حد مجاز به کابل ها و آرماتورهای فولادی با مقاومت بالا است که در داخل بتن قرار می گیرد . در حالت معمولی شبکه مش از میلگرد ها برای جبران ضعف نیروی کششی بتن در محدوده پایینی بتن قرار می گیرد اما برای پیش تنیدگی از تاندون ها استفاده می شود . تاندون های کشیده شده پس از رهایی میل به بازگشتن به حالت اولیه داشته و نیروی فشاری زیادی در محدوده پایین تار خنثی در بتن فعال می شود . به این ترتیب بخشی از نیروی ثقلی وارد شده راحت تر خنثی شده و احتمال گسیختگی پایین بتن کاهش می یابد . روش پیش تنیدگی در دال های بتنی روی زمین ، ساخت پارکینگ ها و ساختمان ها و ... کاربرد دارند .
روش پس کشیدگی در تولید بتن های پشی ساخته در کارخانه ها با تجهیزات مربوطه استفاده می شود .
مقاوم سازی با ترمیم و دوخت ترک
گاهی شاهد ترک خوردگی و پوکیدن بتن به دلیل ایجاد فشار انبساطی در اطراف آرماتور ناشی از خوردگی آرماتور و ... هستیم . با متلاشی شدن پوشش بتنی ، پیوستگی سازه کاهش و خوردگی آرماتور بیشتر می شود و سازه عملکرد خود را از دست می دهد . برای تعمیر ترک ، بهترین کار دوختن ترک است . برای این کار در دو سمت ترک حفره ای ایجاد شده و به صورت محکم بسته می شود و از اپوکسی و یا ملات گروت برای پر کردن و تزریق داخل حفره ها و ترک استفاده می شود . هزینه این روش به دلیل سهولت انجام و در دسترس بودن مواد و مصالح پایین است .
مقاوم سازی اتصالات
از آنجایی که بیشتر آسیب های ایجاد شده در سازه ها به دلیل عدم شناخت کافی از رفتار سازه ها و اتصالات و در نتیجه ضعف در طراحی و پیش بینی درست آن هاست ، بررسی این آسیب ها و مقاوم سازی اتصالات و رفع اشکالات اتصال در سیستم امری ضروری می باشد . هدف از طراحی لرزه ای سازه این است که آخرین قسمتی که آسیب ببیند اتصال تیر به ستون باشد . پس با بهبود عملکرد اتصالات تمام سازه واکنش بهتری داشته باشد . از بهترین روش های مقاوم سازی اتصالات در انواع ساختمان ها نیز بهره گیری از الیاف FRP است .
مهم ترین روش های مقاوم سازی ساختمان بتنی
- اجرای شاتکریت بتنی
- اجرای دیوار برشی
- اجرای ژاکت بتنی
- اجرای ژاکت فلزی
- اجرای سیستم های جاذب انرژی
مهم ترین روش های مقاوم سازی ساختمان فلزی
- افزودن قاب خارجی
- افزودن قاب مهاربند
- اجرای دیوار برشی
- اجرای ژاکت بتنی
- اجرای ژاکت فلزی
مهم ترین روش های مقاوم سازی ساختمان بنایی
- اجرای دیوارهای سازه ای جدید
- افزودن کلاف در محل اتصال دیوار و سقف
- استفاده از پشت بند های بتنی
- اجرای مهاربند
- استفاده از الیاف FRP
- اجرای شاتکریت بتنی
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتـــــــــ
بیشتر بدانیم
نظرات شما